JP5031876B2 - カメラモジュールおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、カメラモジュールに関するものであり、より詳細には、レンズシフト方式またはセンサシフト方式の光学式手振れ補正機構を備えたカメラモジュールに関する。

従来、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなど撮像装置には、手振れによる撮影画像のブレを補正する光学式手振れ補正機構（Optical Image Stabilizer、以下、ＯＩＳと称する）を備えたものが実用化されている。

ＯＩＳは、手振れ動作による撮像装置の傾きを角速度などで検出するジャイロセンサを用い、当該ジャイロセンサの出力信号に基づいて、レンズまたはＣＣＤなどのイメージセンサを光軸に対して垂直方向、即ち、イメージセンサの受光部に対して平行にシフトすることにより、イメージセンサの受光部に対する光軸のズレを補正している。これにより、相対的に被写体像を静止させることができるため、手振れによる撮影画像のブレを補正して、画像ボケなどの発生を抑制することができる。

図９（ａ）は従来のカメラモジュール２００による手振れ補正時における動作を示す側面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）において従来のカメラモジュール２００によって撮影される撮影画像を示す模式図である。図９（ａ）に示されるように、手振れによってカメラモジュール２００が被写体Ｏに対して傾いたとき、カメラモジュール２００は、被写体Ｏの中心Ｏｃと光軸ｓとが一致するように、イメージセンサ部１０５を−Ｘ方向にシフトさせる。これにより、図９（ｂ）に示されるように、撮影画像における被写体像ＯＩの中心ＯＩｃと撮影画像の中心Ｉｃとを一致させることで、手振れによる撮影画像のブレを補正している。

ところが、図９（ｂ）に示されるように、従来のカメラモジュール２００で撮影した手振れ補正時における撮影画像では、被写体像ＯＩの周辺部分の遠近（倍率）が変化して歪みを生じるなどの問題があった。

図１０は、図９（ａ）に示されるように、被写体Ｏに対してカメラモジュール２００が傾いたときの像高と光学ディストーションとの関係を示すグラフである。図１０では、縦軸が像高（割）、横軸が光学ディストーション（％）を規定している。図１０に示されるように、被写体Ｏに対してカメラモジュール２００が傾いたとき、撮影画像の中心位置からの距離を示す像高が大きくなるにしたがって、光学ディストーションの影響が大きくなる。この光学ディストーションがプラスであればその像高における被写体像は大きく撮影され、一方、光学ディストーションがマイナスであれば被写体像は小さく撮影される。なお、光学ディストーションは、理想像高と実際像高との差分を理想像高で割った比率（値）であり、最大像高（±１０割）における光学ディストーションの差分があおり（煽り）量となる。このあおり量が大きいほど被写体像の周辺部分の歪みが大きくなる。

図１１は、図９（ａ）に示される従来のカメラモジュール２００が備えるレンズ部の一般的な像高−光学ディストーション曲線を示すグラフである。図１１に示されるように、従来のカメラモジュール２００が備えるレンズ部は、一般的に、最小像高（０割）領域における光学ディストーションが０であり、中間像高（±５割）領域においてプラスの極大値を有する。そして、当該極大値から減少して最大像高（±１０割）の手前（±９割）でマイナスの極小値を有し、さらに、当該極小値から増加して最大像高（±１０割）において０を通る像高−光学ディストーション曲線を有している。即ち、最大像高（±１０割）および最大像高近傍において、光学ディストーションが増加している光学ディストーション特性を有している。

図１２は、手振れ補正時における従来のレンズ部の像高−光学ディストーション曲線を示すグラフである。図１２に示されるように、手振れ補正時におけるレンズ部の像高−光学ディストーション曲線では、被写体Ｏに対するカメラモジュール２００の傾きによって生じる光学ディストーションの変化量に加えて、イメージセンサ部１０５のシフトによって生じる光学ディストーションの変化量が加わる。ここで、図１１に示される像高−光学ディストーション曲線、即ち、最大像高（±１０割）および最大像高近傍において、光学ディストーションが増加している光学ディストーション曲線を有するレンズ部では、被写体Ｏに対するカメラモジュール２００の傾きによって生じる光学ディストーションの変化量と、イメージセンサ部１０５のシフトによって生じる光学ディストーションの変化量とが同一極性となり、手振れ補正時におけるあおり量が増大する。このため、従来のカメラモジュール２００では、図９（ｂ）に示されるような被写体像ＯＩの周辺部分の遠近（倍率）が大きく変化して歪みを生じるなどの問題があった。

この問題に対して、特許文献１には、ＩＳＰ（Image Signal Processor）によるデジタル補正を行うことによって、撮影画像の歪みを抑制する技術が提案されている。特許文献１によれば、ズーム位置などを認識して適応的に処理パラメータを変更し、メモリに保存された撮影画像の補正を行うことで被写体像の歪みを抑制することができる。

特開２００６−１２９１７５号公報（２００６年５月１８日公開）

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、デジタル補正を実行するための高機能なＩＳＰ（Image Signal Processor）が必要となる。特に、動画撮影の場合は、常に手振れが生じている状態であるため、高速に補正を行うための大容量バッファメモリの搭載、および、回路を常時駆動させるための消費電力の増大に応じた電池の増設などが要求される。

このため、特許文献１に開示された技術では、構成が複雑となって製造コストが増大すると共に、今日の撮像装置の小型化に相反するという問題を有している。

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型で、且つ、手振れ補正時における撮影画像の歪みを抑制可能なカメラモジュールを低コストに実現することにある。

本発明に係るカメラモジュールは、上記課題を解決するために、少なくとも１つの光学レンズから構成されるレンズ部および当該レンズ部を保持するレンズバレルを有する光学手段と、前記レンズ部を介して入射された光を電気信号に変換する撮像素子を有するセンサ手段と、装置本体の傾きに応じて前記光学手段と前記センサ手段との相対的な位置を前記撮像素子の撮像面に対して平行にシフトすることにより、当該撮像素子に対する光軸のズレを補正する手振れ補正手段とを備えるカメラモジュールにおいて、前記レンズ部の像高−光学ディストーション曲線は、中間像高領域においてプラスの極大値を有し、最大像高に向かって当該極大値から徐々に減少しており、前記最大像高および当該最大像高近傍における光学ディストーションの減少量は、装置本体の傾きによって生じる光学ディストーションの変化量と、前記手振れ補正手段による前記光学手段と前記センサ手段との相対的な位置のシフトによって生じる光学ディストーションの変化量とが同程度となるように決定されていることを特徴としている。

通常、手振れ補正時におけるレンズ部の像高−光学ディストーション曲線では、被写体に対するカメラモジュールの傾きによって生じる光学ディストーションの変化量に加えて、手振れ補正手段による光学手段とセンサ手段との相対的な位置のシフトによって生じる光学ディストーションの変化量が加わる。このため、従来のカメラモジュールでは、手振れ補正時におけるあおり量が増大し、被写体像の周辺部分の遠近（倍率）が大きく変化して歪みを生じるなどの問題があった。

上記発明によれば、レンズ部は、中間像高領域においてプラスの極大値を有し、最大像高に向かって当該極大値から徐々に減少している像高−光学ディストーション曲線を有している。このため、手振れ補正時において、被写体に対するカメラモジュールの傾きによって生じる光学ディストーションの変化量と、手振れ補正手段による光学手段とセンサ手段との相対的な位置のシフトによって生じる光学ディストーションの変化量とが逆極性となり打ち消される。これにより、従来のカメラモジュールに比べて、手振れ補正時おけるあおり量が低減されるので、撮影画像の歪みを抑制することができる。なお、光学ディストーションの上記減少には、連続的な減少のみならず、段階的な減少も含まれるものとする。

以上のように、上記発明によれば、レンズ部の像高−光学ディストーション曲線を最適化することにより手振れ補正時における撮画像の歪みを抑制することが可能となるため、小型で、且つ、手振れ補正時における撮影画像の歪みを抑制可能なカメラモジュールを低コストに実現することができる。

また、上記発明によれば、被写体に対するカメラモジュールの傾きによって生じる光学ディストーションの変化量と、手振れ補正手段による光学手段とセンサ手段との相対的な位置のシフトによって生じる光学ディストーションのとが同程度の逆極性となるため相殺される。なお、最大像高近傍の範囲は、被写体に対するカメラモジュールの傾き、並びに、手振れ補正手段による光学手段とセンサ手段との相対的な位置のシフト量により適宜決定される。

これにより、手振れ補正時おけるあおり量がより低減されるので、撮影画像の歪みを効果的に抑制することができる。

また、本発明に係るカメラモジュールでは、前記減少量は、像高１割当たり０．１％以上、０．５％以下であるが好ましい。

また、本発明に係るカメラモジュールでは、前記中間像高領域は、前記最大像高に対して３割以上、６割以下の領域であることを特徴とする請求項２または３に記載のカメラモジュール。

上記発明によれば、被写体に対するカメラモジュールの傾きによって生じる光学ディストーションの変化量と、前記手振れ補正手段による前記光学手段と前記センサ手段との相対的な位置のシフトによって生じる光学ディストーションの変化量とが同程度の逆極性となる像高−光学ディストーション曲線を好適に得ることができる。

また、本発明に係るカメラモジュールでは、前記手振れ補正手段は、前記光学手段をシフトすることにより、前記撮像素子に対する光軸のズレを補正するレンズシフト方式の光学式手振れ補正機構であることが好ましい。

また、本発明に係るカメラモジュールでは、前記手振れ補正手段は、前記センサ手段をシフトすることにより、前記撮像素子に対する光軸のズレを補正するセンサシフト方式の光学式手振れ補正機構であることが好ましい。

上記発明によれば、手振れ補正手段は、レンズシフト方式またはセンサシフト方式の光学式手振れ補正機構により構成されている。

これにより、レンズシフト方式またはセンサシフト方式の光学式手振れ補正機構による補正時における撮影画像の歪みを抑制することができる。

本発明に係る撮像装置は、上記課題を解決するために、上記カメラモジュールを備えることを特徴としている。

これにより、小型で、且つ、手振れ補正時における撮影画像の歪みを抑制可能な撮像装置を低コストに実現することができる。

以上のように、本発明に係るカメラモジュールは、少なくとも１つの光学レンズから構成されるレンズ部および当該レンズ部を保持するレンズバレルを有する光学手段と、前記レンズ部を介して入射された光を電気信号に変換する撮像素子を有するセンサ手段と、装置本体の傾きに応じて前記光学手段と前記センサ手段との相対的な位置を前記撮像素子の撮像面に対して平行にシフトすることにより、当該撮像素子に対する光軸のズレを補正する手振れ補正手段とを備えるカメラモジュールにおいて、前記レンズ部の像高−光学ディストーション曲線は、中間像高領域においてプラスの極大値を有し、最大像高に向かって当該極大値から徐々に減少しているものである。

このため、従来のように特殊なＩＳＰ（Image Signal Processor）を備えることなく、レンズ部の像高−光学ディストーション曲線を最適化することにより手振れ補正時における撮影画像の歪みを抑制することができる。

それゆえ、上記発明によれば、小型で、且つ、手振れ補正時における撮影画像の歪みを抑制可能なカメラモジュールを低コストに実現することができるという効果を奏する。

本発明に係るカメラモジュールの外観構成を示す斜視図である。 図１に示されるカメラモジュールのＡ−Ａ断面図であり、カメラモジュールの中央部を光軸方向に切断した状態を示している。 図２に示されるレンズ部の像高−光学ディストーション曲線を示すグラフである。 図２に示されるＯＩＳ部の概略構成を示す斜視図である。 図５（ａ）は被写体に対してカメラモジュールが正対している状態を示す側面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）においてカメラモジュールによって撮影される撮影画像を示す模式図である。 図６（ａ）は、被写体に対してカメラモジュールが傾いた状態を示す側面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）においてメラモジュールによって撮影される撮影画像を示す模式図である。 図７（ａ）はカメラモジュールによる手振れ補正時における動作を示す側面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）において撮影される撮影画像を示す模式図である。 図７（ａ）に示される手振れ補正時におけるレンズ部の光学ディストーションを示すグラフである。 図９（ａ）は従来のカメラモジュールによる手振れ補正時における動作を示す側面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）において従来のカメラモジュールによって撮影される撮影画像を示す模式図である。 図９（ａ）に示されるように、被写体に対してカメラモジュールが傾いたときの像高と光学ディストーションとの関係を示すグラフである。 図９（ａ）に示される従来のカメラモジュールが備えるレンズ部の一般的な像高−光学ディストーション曲線を示すグラフである。 手振れ補正時における従来のレンズ部の像高−光学ディストーション曲線を示すグラフである。

本発明に係るカメラモジュールの一実施形態について、図１〜図８に基づいて説明すれば以下のとおりである。本実施形態では、センサシフト方式の光学式手振れ補正機構（ＯＩＳ：Optical Image Stabilizer）を備えたカメラモジュールについて説明する。なお、以下の説明では、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の実施形態および添付の図面に限定されるものではない。

〔１〕カメラモジュールの構成
本実施形態に係るカメラモジュールの構成について、図１および図２を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るカメラモジュール１００の外観構成を示す斜視図である。図１に示されるように、カメラモジュール１００は、撮像光学系である光学部１と、光学部（光学手段）１を駆動するレンズ駆動部２と、手振れ補正を行うＯＩＳ部（手振れ補正手段）３と、光学部１から入射した光の光電変換を行う撮像部４とから構成される。

光学部１はレンズ駆動部２の内部に保持されており、また、撮像部４はイメージセンサ部５および当該イメージセンサ部５が実装される基板６から構成されている。即ち、カメラモジュール１００は、基板６上に、イメージセンサ部（センサ手段）５、ＯＩＳ部３、レンズ駆動部２が、この順番で光軸方向に積層された構成であり、以下の説明では、便宜上、光学部１側を上方、撮像部４側を下方と称する。

図２は、図１に示されるカメラモジュール１００のＡ−Ａ断面図であり、カメラモジュール１００の中央部を光軸方向に切断した状態を示している。

光学部１は、被写体像を形成する撮像光学系であり、外部から入射した被写体からの光を集光して撮像部４のイメージセンサ部５へと導くものである。図２に示されるように、光学部１は、レンズ部１１と、レンズ部１１の側面を保持するレンズバレル１２とから構成されている。

レンズ部１１は、被写体からの光を集光してイメージセンサ部５が備えるセンサチップ５２の受光部に結像させるものである。本実施形態では、レンズ部１１は３つの光学レンズ１１ａ〜１１ｃから構成されている。レンズ部１１は、単数の光学レンズで構成されていてもよいが、本実施形態のように複数の光学レンズ１１ａ〜１１ｃにより構成することによって、種々の結像を行うこと可能となる。また、本実施形態では、後述する手振れ補正時における撮影画像の歪みを抑制するために、レンズ部の像高−光学ディストーション（歪曲収差）曲線が最適化されている。なお、レンズ部１１のレンズ部の像高−光学ディストーション曲線についての詳細は後述する。

レンズバレル１２は円形の筒形部材であり、レンズ部１１の光軸がレンズバレル１２の軸中心と一致するように、レンズ部１１をその内周面で保持している。また、レンズバレル１２は、その外周面に形成されたネジ部と、レンズ駆動部２が備えるレンズホルダ２１の内周面に形成されたネジ部とを螺合させることによって、レンズホルダ２１に保持されている。

レンズ駆動部２は、光学部１を光軸方向に沿って移動させるとによってレンズ部１１の焦点を調整するオートフォーカス機構である。即ち、レンズ駆動部２は、無限遠端からマクロ端の間においてレンズ部１１を上方または下方に移動させることにより、レンズ部１１の焦点の調整を行う。なお、本実施形態では、レンズ駆動部２をＶＣＭタイプのオートフォーカス機構で構成しているが、例えば、ピエゾアクチュエータ、或いは、ステッピングモータなどによって構成してもよい。

また、レンズ駆動部２は、レンズ部１１の駆動時において、光学部１（レンズ部１１）を保持して光軸方向に移動する可動部と、位置が変動しない固定部とを有している。可動部は、固定部の内部に収容されており、レンズホルダ２１およびコイル２２から構成されている。一方、固定部は、ヨーク２３、永久磁石２４、カバー２５およびベース２６から構成されている。

レンズホルダ２１は、円形の筒形部材であり、その内周面に形成されたネジ部でレンズバレル１２を保持している。また、レンズホルダ２１の外周面の下方端部にはフランジが設けられており、当該フランジの外縁部にレンズホルダ２１の外周面と平行に延設されたコイル２２が固定されている。

また、レンズホルダ２１の光軸方向の両端部には、バネ２７ａ・２７ｂが設けられている。バネ２７ａは、一端がレンズホルダ２１の上方端部に固定され、他端がヨーク２３に固定されている。一方、バネ２７ｂは、バネ２７ａが固定されたレンズホルダ２１の上方端部と対向する下方端部に一端が固定され、他端がベース２６に固定されている。バネ２７ａ・２７ｂは、その弾性力により、補助的にレンズホルダ２１を光軸方向に移動可能に支持している。なお、バネ２７ａ・２９ｂが固定される位置は特に限定されず、一端が可動部に、他端が固定部に固定されていればよい。

ヨーク２３は、レンズ駆動部２の側面部を構成する矩形の筒状部材である矩形筒状部２３ａと、矩形筒状部２３ａの内側に配置された円形の筒状部材である円形筒状部材２３ｃと、矩形筒状部２３ａおよび円形筒状部材２３ｃを連結する連結部２３ｂとから構成されている。

矩形筒状部２３ａと円形筒状部材２３ｃとは、上方端部で連結部２３ｂによって連結さており、矩形筒状部２３ａの下方端部はベース２６の外縁部に固定されている。また、ヨーク２３は、矩形筒状部２３ａと円形筒状部材２３ｃと間にコイル２２が配置されるように位置決めされており、矩形筒状部２３ａの内面にはコイル２２と所定の隙間を有して永久磁石２４が配置されている。

また、本実施形態では、連結部２３ｂの上方に、カバー２５が設けられており、カバー２５はレンズ駆動部２の上面部（天面）を構成している。また、カバー２５の中央部分には、被写体からの光を入射するための開口部２５ａが形成されており、開口部２５ａには異物などの侵入を防止するための風防が設けられている。なお、本実施形態では、レンズ駆動部２の側面部をヨーク２３で構成し、上面部をカバー２５で構成しているが、例えば、ヨーク２３によってレンズ駆動部２の側面部および上面部を構成することでカバー２５を省略してもよい。この場合、ヨーク２３がカバー２５の役割を兼ねるため、開口部２５ａはヨーク２３に形成される。

ベース２６は、レンズ駆動部２の土台を構成しており、ベース２６の中央部には、光路を確保するために開口部２６ａが形成されている。

このように、レンズ駆動部２では、レンズバレル１２を内周面に保持するレンズホルダ２１が、ヨーク２３、カバー２５およびベース２６により形成された空間内に収容された構成である。また、コイル２２、ヨーク２３および永久磁石２４は磁気回路を構成しており、コイル２２に電流が印加されると、コイル２２と永久磁石２４との間に電磁誘導現象が起きる。そして、この電磁誘導現象により、コイル２２に一体的に固定されているレンズホルダ２１に対して光軸方向の推力が発生する。当該推力により、レンズホルダ２１が光軸方向に移動することが可能となる。レンズホルダ２１が光軸方向に移動する際、バネ２７ａ・２７ｂは変形させながら移動することとなる。

なお、図２に示されるように、レンズホルダ２１の下方端部には突起部２１ａが形成されており、突起部２１ａがベース２６に当接した状態では、バネ２７ａ・２７ｂの弾性力により、レンズホルダ２１には下方向の与圧がかけられている。

さらに、本実施形態では、コイル２２および永久磁石２４の直下近傍に位置するベース２６の上面（レンズホルダ２１の底面との対向面）に、溝２６ｂが形成されており、溝２６ｂの内面には粘着性のダストトラップ剤２８が塗布されている。

ダストトラップ剤２８は、ベース２６の上面に塗布されていてもよいが、本実施形態のように溝２６ｂの内面に塗布されていることにより、溝２６ｂに異物を滞留させることができる。即ち、コイル２２と永久磁石２４との隙間を経由してベース２６上に落下した異物を、落下直後に溝２６ｂの内部に滞留させることができる。これにより、ベース２６上に落下した異物をダストトラップ剤２８によって確実に捕捉することができるため、開口部２６ａから異物が排出されることを効果的に抑制することができる。

なお、ダストトラップ剤２８は、粘着性を有するものであれば、特に限定されない。例えば、半固体状（または固体に近い状態）の油脂や樹脂を用いることができるが、特に、グリースが好適である。グリースは、半固体状または液体に近い、油脂の一種であり、例えば、半固体状（または固体に近い状態）、または、ペースト状の潤滑剤から構成することができる。

グリースとしては、例えば、二硫化モリブデン系潤滑剤、白色系潤滑剤、シリコーン系潤滑剤またはパーフルオロポリエーテル系潤滑剤などを用いることができる。或いは、鉱油を主成分とする鉱油系グリース、ポリα−オレフィン油を主成分とするポリα−オレフィン系グリース、シリコーンオイルを主成分とするシリコーン系グリース、フルオロシリコーン系グリース、パーフルオロポリエーテルを主成分とするパーフルオロポリエーテル系グリースなどを用いることができる。これらのグリースは、単独または２種以上を混合して用いることができる。また、グリースは、例えば、リチウム石鹸、カルシウム石鹸、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）など、グリース用の添加物を含むものであってもよい。

ＯＩＳ部３は、レンズ駆動部２の底面（ベース２６の底面）側に設けられており、手振れに応じてイメージセンサ部５をシフトさせることによって手振れ補正を行うセンサシフト方式の手振れ補正機構である。なお、ＯＩＳ部３の詳細については後述する。

撮像部４は、光学部１によって集光された光を電気信号に変換するものである。撮像部４は、イメージセンサ部５と、イメージセンサ部５が載置される基板６とから構成されている。

イメージセンサ部５は、ガラス基板５１、センサチップ５２およびセンサカバー５３から構成されている。

ガラス基板５１は、透光性部材からなり、センサチップ５２の受光部を覆うように配置されている。本実施形態では、ガラス基板５１の表面に赤外線遮断膜（ＩＲカット膜）が形成されており、赤外線を遮断する機能を備えている。

センサチップ５２は、基板６に載置されており、光学部１によって集光された光を電気信号に変換する撮像素子である。即ち、センサチップ５２は、レンズ部１１を介して受光した光信号を電気信号に変換するセンサデバイスである。センサチップ５２には、例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサＩＣなどを用いることができる。センサチップ５２の表面（撮像面）には、複数の画素がマトリクス状に配置された受光部（図示せず）が形成されており、当該受光部は光学部１によって集光された光を結像する領域であり、画素エリアとも言い換えることができる。

センサチップ５２は、この受光部（画素エリア）に結像された被写体像を電気信号に変換して、アナログ画像信号として出力する。センサチップ５２の動作は、ＤＳＰ（図示省略）で制御され、センサチップ５２で生成されたアナログ画像信号はＤＳＰに出力されて処理される。

センサカバー５３は、センサチップ５２の一部および基板６の表面を覆うように設けられており、センサチップ５２の受光部と対応する位置に光路を確保するために開口部５３ａが形成されている。開口部５３ａの内周面には段差が設けられており、当該段差によって、ガラス基板５１がＯＩＳ部３およびセンサチップ５２と所定の隙間を有して担持されている。開口部５３ａは、レンズ部１１を介して入射した光を、センサチップ５２の受光部に透過させる光透過領域である。

なお、本実施形態では、ガラス基板５１は、センサカバー５３の開口部５３ａに取り付けているが、例えば、センサチップ５２に接着剤などを用いて接着して固定してもよい。ただし、本実施形態のように、ガラス基板５１をセンサチップ５２と所定の隙間を有して配置することにより、ガラス基板５１に付着した異物の影響、即ち、センサチップ５２への映り込みを小さくすることができるので好ましい。

基板６は、パターニングされた配線（図示省略）を備え、当該配線によって、イメージセンサ部５（センサチップ５２）と基板６とが電気的に接続されている。基板６には、例えば、プリント基板またはセラミック基板などを用いることができる。

このように、撮像部４では、センサチップ５２に入射した光信号が電気信号に変換され、変換された電気信号が基板６を介してカメラモジュール１００の制御回路等（図示省略）に入力されて、画像信号として取り出される。

〔２〕レンズ部の像高−光学ディストーション曲線
次に、カメラモジュール１００が備えるレンズ部１１の像高−光学ディストーション曲線について説明する。図３は、図２に示されるレンズ部１１の像高−光学ディストーション曲線を示すグラフである。図３では、縦軸が撮影画像の中心位置からの距離を示す像高（割）、横軸が光学ディストーション（％）を規定している。

図３に示されるように、レンズ部１１の像高−光学ディストーション曲線は、中間像高（±５割）領域においてプラスのピーク値となる極大値を有し、最大像高（±１０割）へ向かって当該極大値から徐々に減少している。即ち、レンズ部１１は、最大像高（±１０割）および最大像高近傍において、光学ディストーションが徐々に減少している光学ディストーション特性を有している。

レンズ部１１がこのような光学ディストーション特性を有することにより、手振れ補正時において、被写体に対するカメラモジュール１００の傾きによって生じる光学ディストーションの変化量と、ＯＩＳ部３によるイメージセンサ部５のシフトよって生じる光学ディストーションの変化量とを逆極性とすることができる（図８参照）。なお、最大像高近傍の範囲は、被写体に対するカメラモジュール１００の傾きおよびＯＩＳ部３によるイメージセンサ部５のシフト量により適宜決定される。

また、被写体に対するカメラモジュール１００の傾きによって生じる光学ディストーションの変化量と、ＯＩＳ部３によるイメージセンサ部５のシフトよって生じる光学ディストーションの変化量とが同程度となるように、最大像高（±１０割）および当該最大像高近傍における光学ディストーションの減少量が像高１割当たり０．１％以上、０．５％以下に定されている。これにより、後述するように、手振れ補正時における撮影画像の歪みを抑制することが可能となる。

なお、像高−光学ディストーション曲線では、光学ディストーショのプラスのピーク値が、最大像高（±１０割）の３割以上、６割以下の領域に位置し、当該ピーク値は、０．５％以上、２．０％以下であることが好ましい。また、最大像高（±１０割）における光学ディストーションは、−１．０％以上、＋０．１％以下であることが好ましく、ＴＶディストーションは、−２．０％以上、−０．５％以下であることが好ましい。

これにより、被写体に対するカメラモジュール１００の傾きによって生じる光学ディストーションの変化量と、ＯＩＳ部３によるイメージセンサ部５のシフトよって生じる光学ディストーションの変化量とが同程度の逆極性となる像高−光学ディストーション曲線を好適に得ることができる。

〔３〕ＯＩＳ部の構成
次に、図４を参照して、ＯＩＳ部３の構成について説明する。図４は、図２に示されるＯＩＳ部３の概略構成を示す斜視図である。図４に示されるように、ＯＩＳ部３は、ＯＩＳベース３１と、ステッピングモータ３２・３３と、リードスクリュ３４・３５と、サブベース３６・３７とを備えている。

ステッピングモータ３２とリードスクリュ３４とは、サブベース３６をＸ軸方向に駆動させる駆動手段である。ステッピングモータ３２はＯＩＳベース３１に固定されており、リードスクリュ３４の可動部に固定されたサブベース３６をＸ軸方向に駆動させる。

また、ステッピングモータ３３とリードスクリュ３５とは、サブベース３７をＹ軸方向に駆動させる駆動手段である。ステッピングモータ３２はサブベース３６に固定されており、リードスクリュ３５の可動部に固定されたサブベース３７をＹ軸方向に駆動させる。

これにより、ＯＩＳ部３のステッピングモータ３２・３３を駆動源とし、イメージセンサ部５をＸ軸およびＹ軸と平行な方向にシフトすることができる。

なお、ステッピングモータ３２・３３は、カメラモジュール１００の傾きを加速度、角加速度、角速度などで検出するジャイロセンサ（図示省略）からの出力信号に基づいて駆動が制御されており、手振れに応じてイメージセンサ部５をシフトすることによってセンサチップ５２の受光部に対する光軸のズレを補正することができる。

〔４〕手振れ補正の動作
次に、図５〜図８を参照して、カメラモジュール１００による手振れ補正の動作について説明をする。図５（ａ）は被写体Ｏに対してカメラモジュール１００が正対している状態を示す側面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）においてカメラモジュール１００によって撮撮影される撮影画像を示す模式図である。

図５（ａ）において、Ｏは長方形板状の被写体、Ｏｃは被写体Ｏの中心、１００はカメラモジュール、１は光学部、１ｃは光学部１の中心、５はイメージセンサ部、５ｃはイメージセンサ部５の中心、Ｓはイメージセンサ部５の中心５ｃと光学部１の中心１ｃとを通るカメラモジュール１００の光軸を示している。また、図５（ｂ）において、Ｉｃは撮影画像（フレーム）の中心、ＯＩが被写体像、ＯＩｃが被写体像ＯＩの中心ＯＩｃを示している。

図５（ａ）に示されるように、イメージセンサ部５の中心５ｃと光学部１の中心１ｃとを通る光軸ｓ上に被写体Ｏの中心Ｏｃがあるとき、図５（ｂ）に示されるように、撮影画像の中心Ｉｃと被写体像ＯＩの中心ＯＩｃとは一致しており、また、被写体像ＯＩが長方形として正確に撮影された撮影画像を得ることができる。

図６（ａ）は、被写体Ｏに対してカメラモジュール１００が傾いた状態を示す側面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示される状態におけるカメラモジュール１００による撮影画像を示す模式図である。図６（ａ）では、シャッタボタンの押し動作などによりカメラモジュール１００が被写体Ｏに対して水平方向下方に傾いた状態を示している。

図６（ａ）に示されるように、光軸ｓが被写体Ｏの中心Ｏｃから下方にずれた状態では、図６（ｂ）に示されるように、被写体像ＯＩの中心ＯＩｃも撮影画像の中心Ｉｃからズレることとなる。静止画撮影の場合、このような被写体像ＯＩの中心ＯＩｃと撮影画像の中心Ｉｃとのズレが、シャッタを切る瞬間に発生したときに撮影画像にブレを生じる。また、動画撮影の場合、撮影画像が上下にブレて撮影される。これが手振れと呼ばれる現象である。

図７（ａ）は図７（ａ）はカメラモジュール１００による手振れ補正時における動作を示す側面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）においてカメラモジュール１００によって撮影される撮影画像を示す模式図である。図７（ａ）に示されるように、手振れが生じた場合、ＯＩＳ部３は、被写体Ｏの中心Ｏｃと光軸ｓとが一致するように、イメージセンサ部５を−Ｘ方向にシフトさせる。これにより、図７（ｂ）に示されるように、被写体像ＯＩの中心ＯＩｃと撮影画像の中心Ｉｃとを一致させることができるため、手振れを補正することができる。

ここで、本実施形態に係るカメラモジュール１００が備えるレンズ部１１は、図３に示されるような像高−光学ディストーション曲線を有している。即ち、最大像高（±１０割）および最大像高近傍において、光学ディストーションが徐々に減少している光学ディストーション特性を有している。

このため、図７（ｂ）に示されるように、カメラモジュール１００で撮影した手振れ補正時における撮影画像では、図９（ｂ）に示される従来のカメラモジュール２００で撮影した手振れ補正時における撮影画像に比べて、被写体像ＯＩの歪みが抑制されている。これは、カメラモジュール１００では、手振れ補正時におけるあおり量が従来のカメラモジュール２００と比べて低減されたためである。

図８は、図７（ａ）に示される手振れ補正時におけるレンズ部１１の光学ディストーションを示すグラフである。図８に示されるように、手振れ補正時における像高−光学ディストーション曲線では、被写体Ｏに対するカメラモジュール１００の傾きによって生じる光学ディストーションの変化量に加え、ＯＩＳ部３によるイメージセンサ部５のシフトによって生じる光学ディストーションの変化量が加わることとなる。

本実施形態では、レンズ部１１が図３に示される像高−光学ディストーション極性を有することにより、被写体Ｏに対するカメラモジュール１００の傾きによって生じる光学ディストーションの変化量と、ＯＩＳ部３によるイメージセンサ部５のシフトによって生じる光学ディストーションの変化量とが同程度の逆極性となり打ち消すことができる。これにより、図８に示されるように、あおり量の低減して、手振れ補正時における撮影画像の歪みを抑制することができる。

〔５〕まとめ
以上のように、本実施形態に係るカメラモジュール１００は、少なくとも１つの光学レンズ１１ａ〜１１ｃから構成されるレンズ部１１およびレンズ部１１を保持するレンズバレル１２を有する光学部１と、レンズ部１１を介して入射された光を電気信号に変換するセンサチップ５２を有するイメージセンサ部５と、装置本体の傾きに応じて光学部１とイメージセンサ部５との相対的な位置をセンサチップ５２の撮像面に対して平行にシフトすることにより、センサチップ５２に対する光軸のズレを補正するＯＩＳ部３と、レンズ部１１の像高−光学ディストーション曲線は、中間像高領域においてプラスの極大値を有し、最大像高（±１０割）に向かって当該極大値から徐々に減少していることことを特徴としている。

上記構成によれば、レンズ部１１の像高−光学ディストーション曲線は、中間像高領域においてプラスの極大値を有し、最大像高へ向かうにしたがって、当該極大値から徐々に減少しているため、被写体Ｏに対するカメラモジュール１００の傾きによって生じる光学ディストーションの変化量と、ＯＩＳ部３によるセンサチップ５２のシフトによって生じる光学ディストーションの変化量とが同程度の逆極性となる。

このため、被写体Ｏに対するカメラモジュールの傾きによって生じる光学ディストーションの変化量と、ＯＩＳ部３によるセンサチップ５２のシフトによって生じる光学ディストーションの変化量とが打ち消されるため、手振れ補正時におけるあおり量を低減して撮影画像の歪みを抑制することができる。

このように、本実施形態に係るカメラモジュール１００では、従来のように特殊なＩＳＰ（Image Signal Processor）を備えることなく、レンズ部の像高−光学ディストーション曲線を最適化することにより手振れ補正時における撮影画像の歪みを抑制することができる。

それゆえ、本実施形態によれば、小型で、且つ、手振れ補正時における撮影画像の歪みを抑制可能なカメラモジュール１００を低コストに実現することにある。

なお、本実施形態では、ＯＩＳ部３としてセンサシフト方式の手振れ補正機構を備える構成について説明したが本発明はこれに限定されない。例えば、センサシフト方式の光学手振れ補正機構に代えて、レンズシフト方式の手振れ補正機構を備える構成であってもよい。

また、本実施形態では、レンズ部１１の像高−光学ディストーション曲線の一例を図３に示して説明した。しかしながら、レンズ部１１の像高−光学ディストーション曲線は、被写体Ｏに対するカメラモジュール１００の傾きによって生じる光学ディストーションの変化量と、ＯＩＳ部３によるセンサチップ５２のシフトによって生じる光学ディストーションの変化量とが逆極性となるものであれば特に限定されない。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、特に、携帯用端末などの通信機器をはじめとするデジタルカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯電話、携帯情報端末またはパーソナルコンピュータなどの各種電子機器に搭載されるカメラモジュールに好適に利用することができる。

１ 光学部（光学手段）
２ レンズ駆動部
３ ＯＩＳ部（手振れ補正手段）
４ 撮像部
５ イメージセンサ部（センサ手段）
６ 基板
１１ レンズ部
１１ａ 光学レンズ
１１ｂ 光学レンズ
１１ｃ 光学レンズ
１２ レンズバレル
５２ センサチップ（撮像素子）
１００ カメラモジュール
ｓ 光軸
Ｏ 被写体
Ｏｃ 被写体の中心
Ｉｃ 撮影画像の中心
ＯＩ 被写体像
ＯＩｃ 被写体像

Claims (6)

1. 少なくとも１つの光学レンズから構成されるレンズ部および当該レンズ部を保持するレンズバレルを有する光学手段と、
   前記レンズ部を介して入射された光を電気信号に変換する撮像素子を有するセンサ手段と、
   装置本体の傾きに応じて前記光学手段と前記センサ手段との相対的な位置を前記撮像素子の撮像面に対して平行にシフトすることにより、当該撮像素子に対する光軸のズレを補正する手振れ補正手段と、
   を備えるカメラモジュールにおいて、
   前記レンズ部の像高−光学ディストーション曲線は、中間像高領域においてプラスの極大値を有し、最大像高に向かって当該極大値から徐々に減少しており、
   前記最大像高および当該最大像高近傍における光学ディストーションの減少量は、装置本体の傾きによって生じる光学ディストーションの変化量と、前記手振れ補正手段による前記光学手段と前記センサ手段との相対的な位置のシフトによって生じる光学ディストーションの変化量とが同程度となるように決定されていることを特徴とするカメラモジュール。
2. 前記減少量は、像高１割当たり０．１％以上、０．５％以下であることを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
3. 前記中間像高領域は、前記最大像高に対して３割以上、６割以下の領域であることを特徴とする請求項１または２に記載のカメラモジュール。
4. 前記手振れ補正手段は、前記光学手段をシフトすることにより、前記撮像素子に対する光軸のズレを補正するレンズシフト方式の光学式手振れ補正機構であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のカメラモジュール。
5. 前記手振れ補正手段は、前記センサ手段をシフトすることにより、前記撮像素子に対する光軸のズレを補正するセンサシフト方式の光学式手振れ補正機構であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のカメラモジュール。
6. 請求項１から５の何れか１項に記載のカメラモジュールを備えることを特徴とする撮像装置。

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